ARSITEKTUR JARINGAN KOMPUTER
Gambar 5. Arsitektur Jaringan Komputer TCP/IP
Pada gambar diperlihatkan arsitektur jaringan komputer yang sering di asosiasikan dengan jaringan komputer TCP/IP. Ada baiknya kita membahas sedikit tentang arsitektur jaringan ini sebelum nantinya membahas lebih lanjut berbagai masalah yang sifatnya praktis dalam pengembangan / pemilihan teknologi jaringan komputer. Umumnya arsitektur yang kita kenal dikuliah berbasis OSI/ISO, untuk melihat perbedaan yang ada akan dicoba untuk membahas secara lebih rinci fungsi berbagai unsur arsitektur jaringan komputer TCP/IP.
Arsitektur jaringan komputer yang sering diassosiasikan dengan jaringan komputer TCP/IP terdiri atas lima lapisan protokol. Lapisan-lapisan ini adalah lapisan fisik, lapisan link, lapisan network, lapisan transport dan terakhir lapisan aplikasi. Arsitektur ini agak berbeda dengan konsep tujuh lapisan protokol yang sering kita kenal secara teoritis dalam konsep OSI/ISO [4][5].
Dari kelima lapisan ini hanya physical layer yang merupakan perangkat keras selebihnya merupakan perangkat lunak. Physical layer merupakan media penghubung untuk mengirimkan informasi digital dari satu komputer ke komputer lainnya yang secara fisik dapat kita lihat. Berbagai bentuk perangkat keras telah dikembangkan untuk keperluan ini. Satu diantaranya yang cukup banyak digunakan untuk keperluan jaringan komputer lokal (LAN) adalah ARCnet yang dikembangkan oleh Novell. Untuk keperluan Wide Area Network (WAN) dapat kita gunakan media radio atau telepon. Dalam makalah ini fokus akan diberikan terhadap teknologi paket radio sebagai media komunikasi jarak jauh dalam WAN TCP/IP. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian selanjutnya.
Untuk mengatur hubungan antara dua buah komputer melalui physical layer yang ada digunakan protokol link layer. Pada jaringan paket radio digunakan link layer AX.25 (Amatir X.25) [6][7][8][9] yang merupakan turunan CCITT X.25 [10] yang juga digunakan pada Sistem Komunikasi Data Paket (SKDP) oleh PT. INDOSAT dan Perumtel. IEEE telah mengembangkan beberapa standart protokol untuk LAN [11]. Berdasarkan rekomendasi IEEE pada LAN yang menggunakan ARCnet (IEEE 802.3) atau Ethernet (IEEE 802.3) digunakan link layer (IEEE 802.2). Pada LAN Token Ring digunakan physical layer (IEEE 802.5). Bentuk lain dari LAN yang kurang dikenal adalah Token Bus (IEEE 802.4). Untuk LAN berkecepatan tinggi juga telah dikembangkan sebuah standart yang diturunkan dari IEEE 802.3 yang kemudian dikenal sebagai Fiber Data Distributed Interface (FDDI).
Gambar 6. Format protokol link AX.25 yang digunakan dalam jaringan komputer packet radio.
Pada teknologi packet radio yang kami gunakan untuk membangun jaringan komputer Paguyuban, protokol link AX.25 digunakan. Format protokol AX.25 tampak pada gambar [6]. Maksimum informasi (data) yang dapat dikirim dalam satu frame dibatasi 255 byte. Pada saat ini telah dilakukan beberapa perubahan, khususnya untuk pengiriman data kecepatan tinggi dan aplikasi TCP/IP dimungkinkan untuk mengirimkan lebih dari 255 byte data dalam satu frame. Frame AX.25 dibuka dan ditutup oleh flag byte yang berisi 01111110. Address field berisi alamat tujuan, alamat pengirim paket dan stasiun-stasiun yang berfungsi sebagai relay. Dengan menggunakan stasiun lain sebagai relay, kita dapat meminta pertolongan dari stasiun lain untuk mengirimkan data ke tempat tujuan. Hal ini dikenal sebagai konsep digipeater (digital repeater). Pada control field berisi indentifikasi bentuk frame AX.25 yang dikirim. Apakah frame ini untuk melakukan koneksi (membuka hubungan komunikasi), koreksi (jika ada frame AX.25 yang rusak dalam pengiriman), untuk broadcast dan sebagainya. Packet ID (PID) digunakan untuk memberitahukan jenis data yang dikirim apakah data ini berbentuk teks, binary atau protokol pada lapisan network. Frame Check Sequence (FCS) digunakan oleh bagian penerima pada proses pendeteksian kesalahan.
Lapisan protokol network, merupakan tata cara komunikasi connectionless yang memungkinkan berbagai LAN yang menggunakan media komunikasi yang berbeda untuk berhubungan satu dengan yang lain. Dalam kategori protokol network dikenal beberapa keluarga protokol seperti IP (InterNet Protocol) [12], ICMP (InterNet Control Message Protocol) [13], ARP (Address Resolution Protocol) [14] dan RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Gambaran lengkap keluarga protokol yang membangun jaringan komputer TCP/IP dapat dilihat di gambar. Pada kesempatan ini, kami hanya akan menerangkan secara lebih seksama protokol IP dan TCP yang merupakan protokol utama dalam jaringan komputer TCP/IP. Adapun rangkuman spesifikasi mesin-mesin yang terkait ke InterNet terangkum dalam [15][16].
Gambar 7. Keluarga protokol pembangun arsitektur jaringan komputer TCP/IP.
Fungsi dari InterNet Protokol adalah untuk menyampaikan datagram dari satu komputer ke komputer lain tanpa tergantung pada media kompunikasi yang digunakan. Data dan header lapisan transport dipotong menjadi datagram-datagram yang dapat dibawa oleh IP. Tiap datagram dilepas dalam jaringan komputer dan akan mencari sendiri secara otomatis rute yang harus ditempuh ke komputer tujuan. Hal ini dikenal sebagai transmisi connectionless. Dengan kata lain, komputer pengirim datagram sama sekali tidak mengetahui apakah datagram akan sampai atau tidak.
Untuk mengetahui dimana komputer tujuan, setiap komputer dalam jaringan harus diberikan IP address. IP address harus unik untuk setiap komputer, tetapi setiap komputer mungkin mempunyai beberapa IP address. IP address terdiri atas 8 byte data yang mempunyai nilai dari 0-255 yang sering ditulis dalam bentuk [xx.xx.xx.xx] (xx mempunyai nilai dari 0-255).
Pada header InterNet Protokol selain IP address dari komputer tujuan dan komputer pengirim datagram juga terdapat beberapa informasi lainnya. Informasi ini mencakup jenis dari protokol lapisan transport yang ditumpangkan diatas IP. Time To Live (TTL) berapa lama IP dapat hidup didalam jaringan. Hal ini penting artinya terutama karena IP dilepas di jaringan komputer. Jika karena satu dan lain hal IP tidak berhasil menemukan alamat tujuan maka dengan adanya TTL IP akan mati dengan sendirinya. Disamping itu juga tiap IP yang dikirimkan diberikan identifikasi sehingga bersama-sama dengan IP address komputer pengirim data dan komputer tujuan tiap IP dalam jaringan adalah unik. Lembaga yang mengatur IP address adalah Network Information Center (NIC) di Department of Defence di US yang beralamat di hostmaster@nic.ddn.mil.
Lapisan protokol transport menjamin reliabilitas komunikasi antara dua buah komputer yang terkait dalam jaringan yang luas. Pada lapisan protokol transport dikenal beberapa keluarga protokol seperti TCP (Transmission Control Protocol) [17] dan UDP (User Datagram Protocol) [18]. Fungsi utama TCP adalah untuk mengirimkan data dari satu komputer ke komputer lain dengan keandalan tinggi. Dalam hal ini TCP juga yang mendeteksi dan mengoreksi jika ada kesalahan data. Di samping itu, TCP mengatur seluruh proses koneksi antara satu komputer dengan komputer yang lain dalam sebuah jaringan komputer.
Berbeda dengan IP yang mengandalkan mekanisme connectionless pada TCP mekanisme hubungan adalah connection oriented. Dalam hal ini, hubungan secara logik akan dibangun oleh TCP antara satu komputer dengan komputer yang lain. Dalam waktu yang ditentukan komputer yang sedang berhubungan harus mengirimkan data atau acknowledge agar hubungan tetap berlangsung. Jika hal ini tidak sanggup dilakukan maka dapat diasumsikan bahwa komputer yang sedang berhubungan dengan kita mengalami gangguan dan hubungan secara logik dapat diputus.
TCP mengatur multiplexing dari data yang dikirim/diterima oleh sebuah komputer. Adanya identifikasi pada TCP header memungkinkan multiplexing dilakukan. Hal ini memungkinkan sebuah komputer melakukan beberapa hubungan TCP secara logik. Bentuk hubungan adalah full duplex, hal ini memungkinkan dua buah komputer saling berbicara dalam waktu bersamaan tanpa harus bergantian menggunakan kanal komunikasi. Untuk mengatasi saturasi (congestion) pada kanal komunikasi, pada header TCP dilengkapi informasi tentang flow control.
Hal yang cukup penting untuk dipahami pada TCP adalah nomor port. Nomor port menentukan servis apa yang dilakukan oleh lapisan diatas TCP. Nomor-nomor ini telah ditentukan oleh Network Information Center dalam Request For Comment (RFC) 1010 [19]. Contoh untuk aplikasi File Transfer Protokol (FTP) lapisan protokol transport TCP digunakan nomor port 20 dan masih banyak lagi.
Gambar 8. TCP state machine.
Prinsip kerja dari TCP berdasarkan prinsip client-server. Server adalah program pada komputer yang secara pasif akan mendengarkan (listen) nomor port yang telah ditentukan pada TCP. Sedang client adalah program yang secara aktif akan membuka hubungan TCP ke komputer server untuk meminta servis yang dibutuhkan. Secara sederhana, state diagram kerja TCP dapat diterangkan sebagai berikut. Client akan secara aktif membuka hubungan (active open) dengan mengirimkan sinyal SYN (state SYN SENT) ke komputer server tujuan. Jika server menerima sinyal SYN maka server yang saat itu berada pada state LISTEN akan mengirimkan sinyal ACK SYN dan ke dua komputer (client & server) akan ke state ESTAB. Jika servis yang dilakukan telah selesai maka client akan mengirimkan sinyal FIN dan komputer client akan berada pada state FIN WAIT sampai sinyal FIN dari server diterima. Pada saat menerima sinyal FIN, server akan ke state CLOSE WAIT hingga hubungan diputus. Akhirnya kedua komputer akan kembali pada state CLOSE.
Banyak aplikasi yang mungkin dilakukan menggunakan keluarga protokol TCP/IP. Program aplikasi yang ada umumnya dijalankan diatas lapisan protokol transport TCP. Aplikasi yang umum dilakukan adalah pengiriman berita secara elektronik yang dikenal sebagai elektronik mail (e-mail). Untuk ini dikembangkan sebuah protokol Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) [20]. Aplikasi lainnya adalah remote login ke komputer yang berjauhan. Hal ini dilakukan dengan menggunakan fasilitas Telnet [21]. Untuk melakukan file transfer digunakan File Transfer Protocol (FTP) [22] yang juga dijalankan diatas TCP. Ada pula fasilitas finger untuk melihat pemakai komputer di mesin yang berjauhan [23]. Dengan semakin rumitnya jaringan maka manajemen jaringan menjadi penting artinya. Saat ini juga dikembangkan protokol yang khusus digunakan untuk mengatur jaringan dengan nama Simple Network Management Protocol (SNMP) [24]. Masih banyak lagi aplikasi yang dijalankan di atas TCP. Masing-masing aplikasi mempunyai nomor port yang unik.
Gambar 9. Integrasi LAN Novell dan UNIX dengan WAN radio.
Satu hal yang cukup menarik dengan digunakannya protokol TCP/IP adalah kemungkinan untuk menyambungkan beberapa jaringan komputer yang menggunakan media komunikasi berbeda. Dengan kata lain, komputer yang terhubung pada jaringan yang menggunakan ARCnet, Ethernet, Token Ring, SKDP, amatir paket radio dll. dapat berbicara satu dengan lainnya tanpa saling mengetahui bahwa media komunikasi yang digunakan secara fisik berbeda. Hal ini memungkinkan dengan mudah membentuk Wide Area Network (WAN) di Indonesia. Pada gambar diperlihatkan kemungkinan integrasi berbagai jenis jaringan baik yang menggunakan Novell LAN, UNIX dan WAN menggunakan telepon / leased line / packet radio dapat berkomunikasi satu dengan lainnya tanpa perlu si pemakai mengetahui jenis saluran komunikasi yang digunakan. Konsep ini sudah berjalan cukup mapan di ITB.
Perangkat lunak yang digunakan untuk jaringan komputer TCP/IP juga beragam sekali mulai dari yang sifatnya komersial, seperti, SCO Unix, AIX, HP-UX, BSD386, window NT dll sampai perangkat lunak yang tersedia secara public domain (cuma-cuma) bahkan sebagian tersedia dengan source code-nya, seperti, Network Operating System (NOS) yang saat ini merupakan salah satu perangkat lunak utama yang digunakan di jaringan komputer Paguyuban, 386BSD (untuk BSD 3.4 di komputer mikro), Linux yang merupakan variasi Unix di PC.
Berakar pada keterangan sekilas dari arsitektur jaringan komputer ini, kami akan mencoba membahas alternatif teknologi jaringan komputer dan persiapan yang perlu dilakukan untuk membangun jaringan komputer. Penekanan akan dilakukan pada teknologi yang tersedia di Indonesia. Beberapa teknologi bahkan tersedia secara cuma-cuma.
ALTERNATIF TEKNOLOGI JARINGAN KOMPUTER
Pada kesempatan selanjutnya ini, beberapa alternatif teknologi jaringan komputer akan di bahas secara garis besar. Hal ini dapat dilihat dari beberapa sudut, antara lain:
• Jarak jangkau jaringan komputer. Hal ini sering berkaitan dengan kecepatan dan jenis media komunikasi yang digunakan.
• Fleksibilitas tata-cara komunikasi (protokol) yang digunakan. Apakah protokol yang digunakan bergantung pada jenis komputer yang digunakan?
Pada kesempatan ini, kami akan mencoba memfokuskan pada teknologi jaringan komputer untuk komputer mikro (PC) yang relatif cukup murah dan sangat mudah memperolehnya di Indonesia. Kami akan membahas dari sudut jangkauan wilayah tempat jaringan komputer tsb. dioperasikan, yaitu:
• Local Area Network (LAN) umumnya berada dalam satu ruangan atau dalam satu gedung.
• Wide Area Network (WAN). Dalam skala kota, sering dikenal dengan sebutan Metropolitan Area Network (MAN).
LOCAL AREA NETWORK
Pada LAN, umumnya menggunakan kecepatan tinggi 10-100Mbps.
• Alternatif saluran penghubung yang digunakan adalah:
Serial line, adalah alternatif termurah akan tetapi sangat tidak fleksible untuk jaringan yang besar.
Thin coax (50 ohm), umumnya menggunakan coax tipe RG58 dan mampu untuk digunakan untuk jarak sekitar 200m pada kecepatan 10Mbps.
Thick coax (50 ohm), umumnya menggunakan coax tipe RG8 dan mampu digunakan sampai jarak 500m tanpa repeater pada kecepatan 10Mbps.
Twisted pair, umumnya digunakan pada kecepatan rendah 2Mbps dan untuk jarak-jarak yang tidak terlalu jauh.
Fiber optics, umumnya digunakan untuk kecepatan sangat tinggi 100Mbps ke atas. Tentunya harganya sangat mahal.
• Jenis perangkat keras yang digunakan juga beragam, tergantung pada metoda akses ke media komunikasi yang digunakan. Yang cukup banyak dikenal, seperti:
Ethernet, menggunakan Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection (CSMA/CD). Beberapa tipe Ethernet card yang banyak dipasaran menggunakan metoda ini adalah 3COM, NE-2000, Western Digital, SMC, COMPEX.
Token Ring, yang lebih effektif dalam memberi kesempatan bagi setiap PC yang tersambung ke jaringan untuk mengakses media komunikasi yang digunakan. Teknik Token Ring digunakan oleh jaringan yang di kembangkan oleh IBM.
• Di pandang dari sudut protokol komunikasi yang digunakan, dikenal beberapa buah, seperti:
Novell, merupakan sistem operasi jaringan komputer yang di rancang untuk mengkaitkan PC ke dalam jaringan antar PC yang dapat membuat harddisk dari server / client yang ada menjadi transpran bagi satu dengan lainnya.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/InterNet Protocol) yang merupakan standard protokol pada jaringan InterNet yang tidak tergantung pada jenis komputer yang digunakan. Dengan menggunakan TCP/IP akan memungkinkan berbagai komputer (PC / Machintosh / Sun / HP) untuk berinteraksi satu dengan lainnya tanpa masalah yang berarti. Barangkali perlu dicatat bahwa TCP/IP adalah perlengkapan standard pada sistem operasi Unix. Saat ini ada beberapa Unix untuk PC yang dapat diperoleh secara cuma-cuma yaitu 386BSD dan Linux.
IPX/SPX, adalah standard protokol pada jaringan Novell untuk mengatasi masalah internetworking pada jaringan PC yang menggunakan Novell. Pada kenyataannya, sering kali IPX di jalankan berkaitan dengan TCP/IP karena lebih menguntungkan.
Protokol komunikasi Peer-to-Peer, antara lain di implementasikan pada Window for Workgroup.
• Dari sudut perangkat lunak aplikasi yang digunakan banyak sekali yang dapat dijadikan contoh, kami akan mencoba mengambil beberapa sampel yang mudah di peroleh di Indonesia, seperti:
Network Operating System (NOS), merupakan perangkat lunak yang tersedia secara cuma-cuma berikut source codenya. Kebetulan kami juga ikut mengembangkan perangkat ini & dapat diperoleh langsung dari kami. Perangkat ini di rancang terutama untuk aplikasi PC sebagai router di jaringan komputer TCP/IP yang heterogen yang menggunakan berbagai media komunikasi. Perangkat ini telah menjadi tulang punggung de-facto jaringan Paguyuban TCP/IP.
Window for workgroup, merupakan perangkat Window yang di rancang untuk komunikasi peer-to-peer. Perangkat ini di rancang untuk memudahlan beberapa orang agar dapat bekerjasama dalam jaringan.
WIDE AREA NETWORK
Pada WAN, umumnya menggunakan kecepatan yang relatif rendah 1200bps-250Kbps.
• Di tinjau dari sudut media komunikasi jarak jauh yang digunakan, ada beberapa alternatif yang mungkin digunakan di Indonesia, seperti:
Telepon, umumnya kita cenderung untuk berusaha menggunakan kecepatan setinggi mungkin karena untuk menghemat biaya interlokal. Sayang sekali kondisi telepon di Indonesia pada beberapa daerah masih kurang baik sehingga membatasi kecepatan maksimum yang dapat di transmisikan melalui telepon.
Sistem Komunikasi Data Paket (SKDP), sistem ini milik PT. Telkom dan PT. Indosat. Secara teoritis seharusnya sistem ini memberikan alternatif yang murah untuk mengembangkan jaringan komputer jarak jauh. Keterbatasan port SKDP yang hanya di beberapa kota di Indonesia dan pembatasan kecepatan maksimum pemakai pada 2400bps tampaknya menghambat perkembangan sistem komunikasi jarak jauh ini.
VSAT, alternatif ini merupakan usaha yang relatif baru yang memungkinkan kita membangun jaringan komputer wilayah luas di Indonesia menggunakan satelit Palapa. Ada beberapa perusahaan yang bergerak dalam bidang ini seperti Citra Sari Makmur (CSM), Elektrindo Nusantara, Lintas Arta.
Teknologi Packet Radio, teknologi ini pertama kali di kembangkan dan di operasikan pada skala besar di dunia amatir radio. Saat ini, teknologi ini merupakan salah satu tulang punggung utama pada jaringan antar perguruan tinggi, lembaga penelitian dan industri di Indonesia. Hal ini dimungkinkan karena biaya operasi jaringan packet radio sangat rendah. Bahkan beberapa penelitian yang ada mengarah untuk meningkatkan kecepatan jaringan menjadi 56Kbps dan 125Kbps menggunakan peralatan yang dikembangkan sendiri di Indonesia. Hal ini mudah-mudahan akan memungkinkan kita untuk membangun jaringan di Indonesia tanpa perlu terlalu banyak bergantung pada luar.
• Di tinjau dari sudut tata cara komunikasi (protokol) yang digunakan:
X.25, adalah tata cara komunikasi antar dua buah komputer yang terkait pada Sistem Komunikasi Data Paket (SKDP).
AX.25, adalah turunan dari X.25 akan tetapi digunakan sebagai protokol link dalam jaringan packet radio.
TCP/IP, merupakan tata cara komunikasi yang secara de-facto merupakan protokol standard yang digunakan dalam jaringan komputer terbesar di dunia - InterNet. Adalah menguntungkan jika kita menggunakan protokol ini sejak awal karena banyak vendor / sistem operasi yang mendukung protokol komunikasi ini.
UUCP. Unix-to-Unix Copy Program, awalnya dikembangkan untuk mengirimkan file antar mesin Unix. File-file ini dapat berupa surat elektronik (E-mail) maupun konferensi elektronik (news). Solusi ini tidak terlalu baik untuk pengembangan jangka panjang sebuah jaringan komputer, akan tetapi dapat digunakan untuk solusi sementara yang sifatnya darurat.
TEKNOLOGI PACKET RADIO
Selanjutnya kami mencoba untuk menjelaskan teknologi perangkat keras yang sudah mampu dibuat sendiri di Indonesia. Beberapa teknologi bahkan tersedia secara cuma-cuma. Kami menggunakan perangkat lunak Network Operating System (NOS) sebagai perangkat lunak utama yang digunakan untuk mengoperasikan komputer mikro sebagai switch TCP/IP.
Secara umum teknologi perangkat keras paket radio, khususnya yang tersedia di Indonesia dapat kita bagi dalam beberapa alternatif, yaitu:
• modem sederhana 1200bps.
• menggunakan Terminal Node Controller yang ada dipasaran [25].
• Card HDLC di PC dan modem 56Kbps untuk sistem-sistem berkecepatan tinggi [26][27][28].
Mungkin perlu dicatat bahwa pembuatan perangkat packet radio berkecepatan 56Kbps merupakan bagian dari Riset Unggulan Terpadu (RUT) yang sedang dilakukan dalam kerjasama ITB (KBK Jaringan Komputer PAU Mikroelektronika ITB) dan UGM (PUSKOM). Kami mentargetkan untuk mengimplementasikan teknologi packet radio kecepatan 56Kbps ini antara Jakarta - Jawa Barat - Jawa Tengah menggunakan dana RUT yang mudah-mudahan dapat terealisasi pada tahun 1996 mendatang. Hal ini diharapkan dapat menjadi terobosan di Indonesia khususnya dalam dunia jaringan komputer.
Dalam gambar, diperlihatkan diagram blok sebuah stasiun paket radio sederhana menggunakan modem yang sangat sederhana. Modem tersebut menggunakan one-chip modem TCM3105. Rangkaian selebihnya hanyalah berupa level translator antara TTL dengan RS232 ( 12V - -12V), dalam hal ini kami menggunakan solusi CMOS inverter yag dapat diperoleh dengan biaya sekitar Rp. 1.500,- sehingga dapat menekan biaya secara keseluruhan dibandingkan menggunakan solusi yang lebih praktis menggunakan TTL-RS232 interface. Kristal yang digunakan adalah 4.4336MHz yang digunakan pada sinyal burts PAL sehingga sangat mudah diperoleh di Indonesia. Biaya keseluruhan modem sederhana ini sekitar Rp. 50.000,-. Rangkaian lengkap dari modem 1200bps sederhana ini dapat dilihat pada gambar. Yang perlu kita tambahkan pada komputer mikro yang kita gunakan hanyalah perangkat lunak packet driver AX25.COM yang merupakan program resident di komputer mikro yang bertugas untuk membentuk frame-frame AX.25. Di atas packet driver ini kita dapat menjalan perangkat lunak NOS TCP/IP yang menjadikan komputer mikro tsb sebagai sebuah switch dalam jaringan komputer TCP/IP. Tentunya kerja komputer mikro menjadi terbebani karena harus secara terus menerus memberikan servis untuk membentuk sinyal High Level Data Link Controller (HDLC). Alternatif ini dapat berjalan cukup baik menggunakan komputer mikro kelas 286 ke atas.
Gambar 10. Stasiun paket radio sederhana yang dapat dibuat dengan biaya beberapa ratus ribu rupiah saja.
Gambar 11. Rangkaian modem sederhana 1200bps menggunakan one-chip modem TCM3105.
Dalam gambar, diperlihatkan diagram blok dari stasiun paket radio yang umumnya digunakan saat ini di Jaringan komputer Paguyuban. Peralatan inti yang digunakan adalah sebuah Terminal Node Controller (TNC) yang berisikan sistem minimum mikroprosesor umumnya menggunakan Z80 dan dilengkapi oleh modem 1200bps. Sistem minimum Z80 ini menjalankan fungsi High Level Data Link Controller (HDLC) sehingga sebagian besar kerja protokol lapisan link dapat dilaksanakan oleh sistem minimum Z80 sehingga mengurangi beban komputer mikro yang harus menjalankan fungsi sebagai switch TCP/IP. Peralatan Terminal Node Controller ini cukup banyak dijual dipasaran Indonesia dengan harga yang berkisar antara Rp. 500.000,- s/d Rp. 800.000,- per buah. Tentunya biaya yang dikeluarkan jika TNC tsb dibuat sendiri di Indonesia lebih rendah. Umumnya perangkat lunak Network Operating System (NOS) yang standard dibuat untuk menggunakan TNC sebagai interface ke WAN radio. Untuk keperluan ini telah dikembangkan protokol interface antara perangkat lunak NOS dengan perangkat TNC. Protokol ini dikenal sebagai Keep It Simple Stupid (KISS) [29].
Gambar 12. Set up stasiun paket radio yang umum digunakan, terdiri dari komputer, Terminal Node Controller dan radio.
Gambar 13. Stasiun packet radio berkecepatan tinggi 56Kbps dengan peralatan High Level Data Link Controller Chip (HDLC) card di komputer mikro.
Dalam gambar, diperlihatkan diagram blok dari stasiun paket radio berkecepatan tinggi 56Kbps yang saat ini sedang dalam proses pengembangan oleh tim ITB dan UGM. Secara umum perangkat lunak 56Kbps terdiri dari card High Level Data Link Controller (HDLC), modem 56Kbps yang bekerja pada 28MHz dan transverter dari 28MHz ke VHF atau UHF. Card HDLC yang kami rancang menggunakan Zilog Z8530 yang relatif murah tetapi handal. Di samping itu, di rencanakan agar Zilog Z8530 tsb. dapat melakukan transfer data langsung ke memory melalui fasilitas Direct Memory Access (DMA) sehingga mampu untuk digunakan sampai dengan kecepatan 250Kbps.
Pada gambar ditampilkan blok diagram rangkaian modulator Minimum Shift Keying (MSK) untuk bekerja pada kecepatan 56Kbps. Shift dari frekuensi secara presisi diatur 1/4 dari baud rate, sedang pergeseran fasa dari frekuensi sinyal pembawa sebesar 90 derajat setiap baud interval. Amplituda dijaga konstant bahkan lebih konstan daripada jika kita menggunakan PSK. Modulator dibangun menggunakan dua buah double balanced modulator MC1496. Salah satu modulator dikenal sebagai modulator "I" (in phase) sedang yang lain adalah modulator "Q" (quadratur). Frekuensi pembawa dibangkitkan oleh rangkaian oscillator yang beroperasi pada 27-30MHz. Pembawa yang dimasukan ke modulator "Q" berbeda 90 derajat daripada pembawa yang dimasukan ke modulator "I". Waveform sinyal dibangkitkan oleh EPROM yang berisi digital state machine yang dimasukan ke dua buah digital-to-analog converter (DAC-08). Kemudian dimasukan ke low pass filter untuk menghilangkan frekuensi harmonik tinggi sebelum keluaran modulator "I" digabungkan dengan keluaran modulator "Q". Dengan cara ini kita dapat menghasilkan sinyal data yang stabil tanpa perlu khawatir kecepatan data yang dikirim. Sebetulnya pendekatan ini dapat digunakan untuk semua macam teknik modulasi karena sinyal waveform yang harus dikirim dapat diprogram kedalam waveform.
Gambar 14. Blok diagram rangkaian modulator MSK berkecepatan 56Kbps.
Pada implementasi yang akan kami lakukan, kami merencanakan untuk menggunakan sebuah tracking data detector untuk mendemodulasi data yang dikirim menggunakan MSK. Tentunya ada alternatif implementasi lainnya yang mungkin kita gunakan untuk mendemodulasi data yang yang dikirim tsb, seperti costas loop. Kerugian utama digunakannya solusi costas loop adalah karena kompleksitas rangkaian dan lambatnya locking time yang dibutuhkan. Akan tetapi costas loop mempunyai keuntungan terutama untuk melawan S/N yang rendah. Hal ini lebih baik dibandingkan menggunakan quadratur detector yang akan diterangkan dibawah ini.
Gambar 15. Blok diagram rangkaian demodulator MSK 56Kbps.
Gambar 16. Blok diagram transverter.
Pada implementasi demodulator 56Kbps, kami menggunakan detector quadratur menggunakan MC3359 yang dibantu oleh tracking data detector. Tracking data detector pada dasarnya sebuah analog komparator yang mempunyai tegangan ambang diantara nilai "0" dan "1". Untuk menjamin jumlah "0" dan "1" dalam data yang dikirim seimbang, digunakan rangkaian scrambler yang dapat dibangun menggunaan shift register dan dua buah XOR gate. Seluruh rangkaian demodulator di atur clock-nya menggunakan rangkaian Phase Lock Loop (PLL) dengan mengambil input data yang masuk untuk mengunci frekuensi yang dihasilkan oleh Voltage Control Oscillator (VCO) dalam PLL. Untuk jelasnya, dapat kita lihat blok diagram rangkaian demodulator pada gambar.
Rangkaian transverter relatif sangat sederhana dibandingkan rangkaian lainnya apalagi dengan tersedianya Monolithics Microwave Integrated Circuit (MMIC) dipasaran bebas dengan harga yang sangat murah. Fungsi transverter adalah untuk mentranslasikan frekuensi operasi modem 56Kbps dari 28MHz ke frekuensi operasi sebenarnya di VHF atau UHF. Isi transverter hanya berupa:
• Rangkaian oscillator.
• Dua buah mixer (balanced modulator)
• Driver dan power amplifier (PA).
• Low Noise Amplifier (LNA).
Dalam implementasi transverter ini kami merencanakan untuk banyak menggunakan MMIC dan Hybrid PA untuk RF yang banyak dipasaran. Blok diagram dari transverter yang dibutuhkan terlampir pada gambar.
| 